مکانیزم راه رفتن انسان

 

چکیده پروژه
 
مکانیزم راه رفتن انسان و الگوگیری از آن در ساخت ربات های انسان نما
این پروژه به بررسی مکانیزم حرکتی پاهای انسان می پردازد که در جریان آن به موارد زیر اشاره می شود:
- بررسی نوع مفاصل و به دنبال آن تعیین تعداد درجات آزادی پاها .
-- نحوه تحمل نیرو های مختلف وارده به بدن انسان توسط پاها و حفظ تعادل در هنگام راه رفتن.
-- الگوگیری از این مکانیزم در ساخت پای ربات هایی که از آنها انتظار انجام کارهایی شبیه انسان مثل راه رفتن روی سطوح صاف و ناصاف ، دویدن و یا بالا رفتن از پله ها را داریم.
-- چگونگی عملکرد مدل پاندول.
-
 
درجات آزادی
 
درجه آزادی (DOF) جهت هایی هستند که دست ها و پاها می توانند حرکت کنند. برای مثال ، اتصال مچ انسان می تواند در سه جهت حرکت کند. بالا، پایین، چپ، راست و پیچاندن  . پس سه درجه آزادی دارد.
 
DOF
 
: بالا / پایینM/B
 : جلو / عقبF/B
 : چپ / راستL/R
 : چرخشRT
 
درجات آزادی پاها
 
اتصال لگن    ( RT و L/R و F/B  )    سه درجه آزادی
 
اتصال زانو    ( F/B )               یک درجه آزادی
 
اتصال مچ     ( L/R و F/B )            دو درجه آزادی
درجات آزادی دو پا :                6 * 2 = 12
 
موقعیت مرکز جرم در راه رفتن سریع و آهسته
 
وقتی که حرکت بدن برای راه رفتن سریع و نرم استفاده   می شود مرکز ثقل همیشه روی کف پاها نمی باشد
 
در طی راه رفتن کند، مرکز ثقل بدن همیشه در مرکز کف پاها باقی    می ماند
 
کنترل های کیفیت برای رسیدن به راه رفتن پایدار
 
سه کنترل کیفیت برای رسیدن به راه رفتن پایدار مورد نیاز است:
1- کنترل عکس العمل زمین
2- کنترل موقعیت گذاشتن پا
3- کنترل zmp هدف
 
ترتیب کنترل کیفیت
 
وقتی که ربات راه می رود ، توسط نیروهای اینرسی که به واسطه جاذبه زمین و شتاب تند شونده و کند شونده از راه رفتن ایجاد می شود ، تحت تاثیر قرار می گیرد. این نیروها ترکیبی از نیروی اینرسی کل نامیده می شوند. وقتی که پای ربات با زمین تماس پیدا می کند ، تحت تاثیر عکس العمل زمین قرار می گیرد که نیروی عکس العمل زمین نامیده می شود.
تقاطع زمین و محور نیروی اینرسی کل یک مومنتوم نیروی اینرسی کل دارد، بنابر این نقطه مومنتوم صفر نامیده می شود. نقطه ای که نیروی عکس العمل زمین عمل می کند نقته عکس العمل زمین نامیده می شود.
اساسا یک مسیر راه رفتن ایده آل توسط کامپیوتر خلق می شود و اتصال های ربات بر طبق آن حرکت می کنند.
 
نیروی اینرسی کل از مسیر راه رفتن ایده آل ، نیروی اینرسی کل هدف نامیده می شود. و zmp مسیر راه رفتن ایده آل ، zmp  هدف نامیده    می شود.
وقتی ربات تعادل عالی در حال راه رفتن برقرار می کند، محور های نیروی اینرسی کل هدف و عکس العمل سطح مثل هم هستند.
بر طبق آن،zpm  هدف و مرکز عکس العمل زمین یکی هستند.
 
وقتی که ربات در طول زمین ناهموار راه می رود ، محور های نیروی اینرسی کل و نیروی سطح واقعی با هم در تعادل نیستند . ربات تعادل خود را از دست داده و این نیرو سبب افتادن ربات می شود.
این نیروی افتادن در از دست دادن zmp  و مرکز عکس العمل زمین قابل مقایسه است. نتیجتا از دست دادن تنظیم بین zmp  و مرکز عکس العمل زمین ، دلیل اصلی از دست دادن تعادل است.
وقتی که ربات توازن خود را از دست می دهد و تهدید به افتادن می شود ، سه سیستم کنترل پیرو برای جلوگیری از افتادن عمل می کند و اجازه می دهد که راه رفتن ادامه پیدا کند.
 
کنترل عکس العمل سطح
 
کنترل عکس العمل سطح ، نامنظمی ها در سطح را جذب   می کند و مکان کف پاها را وقتی که افتادن نزدیک است ، کنترل   می کند. برای مثال اگر نوک انگشتان پای ربات روی یک ناهمواری قرار گیرد ، مرکز واقعی عکس العمل زمین به نوک پا انتقال پیدا می کند . سپس کنترل عکس العمل سطح باعث می شود که انگشتان کمی بلند شوند و مرکز عکس العمل زمین به zmp
/ 0 نظر / 8 بازدید